Полная версия

Главная arrow Строительство arrow Строительные материалы и изделия: технология активированных бетонов

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Действие различных добавок

Технология бетона и железобетона в настоящее время немыслима без применения различных добавок (минеральных, электролитов, органических, комплексных), изменяющих в нужном направлении свойства бетонных смесей и затвердевшего бетона.

Применение химических добавок может принципиально изменить технологический процесс производства бетона и железобетона. Использование модифицированных бетонных смесей позволит ускорить твердение бетона, получать изделия и конструкции с максимально возможными эксплуатационными свойствами. В то же время, должный эффект может быть достигнут только при условии осмысленного применения добавок, достаточной ясности в физической сущности действия конкретной добавки на гидратацию, твердение и требуемые свойства цементного камня и бетонов.

Минеральные добавки

В технологии бетона широко используют минеральные модификаторы для повышения удобоукладываемости, связности, водоудерживающей способности, однородности бетонных смесей, улучшения физико-технических свойств материала (плотности, прочности, долговечности), а также по экономическим соображениям (возможности снижения расхода дорогостоящего цемента, создания безотходной технологии строительных материалов, улучшения экологии). Добавки получают помолом природных каменных материалов (диатомита, трепела, опоки, туфа, пемзы) и производственных отходов (доменных шлаков, обожженных глин, горелых пород). Эффективно использование естественно-дисперсных продуктов (золы-уноса, микрокремнезема, глиняных шламов).

Минеральные добавки подразделяются на активные и инертные. Первые, как известно, имеют в своем составе аморфный кремнезем, взаимодействующий со свободной и выделяющейся при гидратации цемента известью с образованием дополнительного количества цементирующего продукта — низкоосновных гидросиликатов кальция, что положительно сказывается на свойствах цементного камня и бетона. Однако этот эффект проявляется на достаточно поздних стадиях твердения ввиду растянутости во времени химического взаимодействия реагентов. Поэтому на начальном этапе (например, в месячном возрасте) введение активной минеральной добавки приводит, как правило, к снижению прочностных показателей бетона, причем это снижение находится, практически, в прямой зависимости от количества введенной добавки (рис. 5.6).

Инертные добавки (наполнители или разжижители цемента) при обычных условиях твердения лишены указанной химической активности, поскольку состоят либо из основных горных пород (известняки, доломиты), либо из кристаллического кремнезема (молотого кварцевого песка), в связи с чем их эффективность, как правило, много ниже активных минеральных добавок. В то же время в ряде экспериментов химически инертные продукты не только не уступают, но и значительно превосходят по достигаемому результату активные минеральные добавки.

Влияние расхода молотого шлака на прочность бетона (новороссийский ПЦ600-Д0)

Рис. 5.6. Влияние расхода молотого шлака на прочность бетона (новороссийский ПЦ600-Д0)

Известен опыт производства монолитных гидротехнических объектов с применением в качестве минеральной добавки природных бентонитовых глин, вводимых в виде водной суспензии в бетонную смесь при ее приготовлении в количестве до 2 % [72]. Данный технологический прием позволил ускорить твердение бетона в ранние сроки, увеличить марочную прочность, водонепроницаемость, морозостойкость, коррозионную стойкость и долговечность конструкций.

Есть еще более впечатляющие результаты. В последнее время в качестве компонента бетона начинают использовать отходы производства ферросилиция с высокой степенью дисперсности (10 тыс. м2/кг и более) — порошкообразный аморфный микрокремнезем. И хотя значительная дисперсность микрокремнезема увеличивает водопотребность бетонных смесей, высокая реакционная способность добавки и ее роль как наполнителя заметно повышают плотность, морозостойкость, водонепроницаемость и прочность бетона [73].

Однако практика применения микрокремнезема показала сопутствующий негативный аспект — химическое связывание активным диоксидом кремния извести снижает щелочность поровой жидкости бетона, повышает опасность коррозии арматуры. Это обстоятельство привело к ограничению использования микрокремнезема в армированных (тем более предварительно напряженных) конструкциях.

Вместе с тем, установлено, что наряду с химической активностью минеральных добавок, важным фактором является их дисперсность. Соизмеримость размера добавки с таковым межзерновых пустот цементного камня позволяет повысить плотность, соответственно, прочность композита. Таким образом, одной из важнейших сторон положительного действия высокодисперсного минерального модификатора на свойства бетона является повышение плотности микробетона за счет заполнения его межзерновой пустотности, т. е. высокодисперсный минеральный компонент играет в данном случае роль «мелкого заполнителя» микробетона.

В этом отношении следует обратить внимание на давно известный прием использования в качестве добавки к бетонам молотого гидратированного цемента. Как показали опыты авторов [74, 75], полученный путем периодического перемешивания цементно-водной суспензии (состава цемент : вода = 1 : 20) в течение 15 суток, фильтрования, высушивания и помола до удельной поверхности 3,0 тыс. см2/г продукт дает весьма положительный результат при введении в состав бетона от 0,5 % до 20 % от массы цемента. Интенсификация твердения и повышение прочности бетона при этом связывалась с кристаллозатравочным действием добавки. И хотя отмеченный механизм вряд ли можно признать исчерпывающим, да и способ получения добавки далек от совершенства (продолжительный гидратационный период, низкая удельная поверхность и др.), сама идея заслуживает достаточно пристального внимания.

На поверхности твердеющих клинкерных частиц формируется волокнисто-трубчатый аморфный гидросиликатный слой толщиной до полутора микрон (см. рис. 3.17), который, как отмечалось выше, целесообразно использовать в качестве уплотняющего компонента. Для получения абсолютно структурно-совместимого заполнителя микробетона следует обеспечить в сжатые сроки предельную гидратацию цемента при одновременном предотвращении слипания частиц, ободрать с поверхности цементных зерен пористую гидратную оболочку и использовать полученный высокодисперсный материал в качестве уплотняющего материала. Этот результат достигается предварительным трех-четырехчасовым перемешиванием (с предохранением от обезвоживания) кипящей цементно-водной суспензии (рис. 5.7, а), последующим выдерживанием в термошкафу в течение 18—20 часов при температуре 105 ± 2 °С, высушиванием и помолом продукта (рис. 5.7, б) до удельной поверхности не менее 10 тыс. см2/г.

Приготовление уплотняющей добавки

Рис. 5.7. Приготовление уплотняющей добавки

Полученный материал (рис. 5.8) содержит массивы цементных зерен и огромное количество разрозненных обломков разрушенной ги- дратной оболочки, многие из которых сохранили трубчатую конфигурацию. Остаточные цементные зерна вряд ли играют позитивную роль, являются сопутствующим и неизбежным балластом (разжижителем цемента). Дисперсная же часть с размером от двух микрон и менее служит эффективным уплотнителем микробетона. Опыты в данном направлении продолжаются. Ведется, в частности, разработка способа отделения высокодисперсного продукта от гидратированных цементных зерен. Предполагается, что использование гидратированного уплотняющего компонента позволит снизить усадочные процессы, повысить качество контактной зоны «цементный камень — заполнитель (арматурные элементы)», а также улучшить деформативные свойства тяжелых бетонов.

Общий вид гидратированного продукта

Рис. 5.8. Общий вид гидратированного продукта

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>